UEL 2020 — questão 58 de Física
Enunciado em texto
A figura a seguir destaca os “Tubos de Pitot” de uma aeronave do Museu do Voo em Seattle. Presentes nas aeronaves em operação na aviação civil e militar, uma de suas principais funções é a aferição da velocidade dos aviões.
[Foto: a parte dianteira de um avião de passageiros num hangar; uma seta aponta para um círculo, na lateral do nariz, logo abaixo das janelas da cabine, onde se veem dois pequenos tubos projetados para fora da fuselagem.]
www.museumofflight.org
Com base nos conceitos da mecânica de fluidos, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, os princípios físicos utilizados para explicar o funcionamento do Tubo de Pitot.
a) A velocidade de um fluido que escoa no interior de um tubo é inversamente proporcional à densidade específica desse fluido em temperatura ambiente.
b) A variação da pressão em qualquer ponto de um fluido que escoa num tubo é inversamente proporcional à área de seção transversal desse tubo.
c) A variação da pressão entre dois pontos no interior de um fluido em repouso é igual à razão da densidade do fluido pelo desnível vertical entre os pontos.
d) A velocidade de um fluido que escoa no interior de um tubo é resultado do produto da densidade do mesmo pela pressão atmosférica.
e) A variação da pressão aferida em um ponto de um fluido em equilíbrio é transferida integralmente para todos os pontos desse fluido.
(Enunciado e figura: Vestibular UEL 2020, 1ª fase — COPS/UEL.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).
Resolução comentada
O que a questão pede: a afirmação correta entre os princípios de mecânica dos fluidos que explicam o tubo de Pitot.
Passo 1 — como o Pitot funciona. O tubo tem uma abertura voltada para a frente: ali o ar que vem de encontro ao avião é freado até parar, e a pressão sobe (pressão total). Outra tomada, lateral, mede a pressão do ar sem esse efeito (pressão estática). Pela equação de Bernoulli, a diferença entre as duas dá a velocidade:
Essas pressões chegam ao instrumento da cabine através do ar parado dentro das tubulações, e um manômetro (ou um diafragma) mede a diferença.
Passo 2 — o papel do princípio de Pascal. Dentro das tubulações o ar está em equilíbrio. Pelo princípio de Pascal, uma variação de pressão num ponto de um fluido em equilíbrio é transmitida integralmente a todos os pontos dele. É por isso que a pressão captada na ponta do tubo chega intacta ao instrumento. Essa é a afirmação da (E), e ela está correta.
Por que não as outras:
• (A) e (D): a velocidade não é “inversamente proporcional à densidade” nem “densidade vezes pressão atmosférica” (essa conta nem dá unidade de velocidade). Pelo Passo 1, .
• (B): num tubo, a área da seção afeta a velocidade (vazão constante, ); a pressão não é “inversamente proporcional à área”.
• (C): é a lei de Stevin escrita errado. A diferença de pressão é o produto — não a razão entre densidade e desnível, e sem esquecer o g.
Uma observação honesta: o princípio central do Pitot é o de Bernoulli, que não aparece em nenhuma alternativa. Das cinco frases, a (E) é a única fisicamente correta e de fato participa do funcionamento do aparelho (a transmissão da pressão pelo ar das tubulações). Por isso é a resposta.
⚠️ A armadilha: a (C), porque lembra a fórmula do manômetro usado com o Pitot. Mas “razão” no lugar de “produto” muda tudo: a pressão aumenta com a profundidade, multiplicando ρ, g e h.
A ideia em uma frase: o Pitot mede a velocidade pela diferença entre a pressão do ar freado e a pressão estática (Bernoulli), e o ar parado nos tubos transmite essas pressões ao instrumento (Pascal).
Resposta: alternativa E (princípio de Pascal).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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